Факультет

Студентам

Посетителям

Использование космической информации для охраны болот и их мелиорации

Авторы: Е. А. Востокова, В. И. Сомова, В. А. Сущеня, Л. А. Шевченко

Широкий размах мелиоративных работ на заболоченных территориях, развернувшихся в нашей стране, делает проблему изучения гидрологической роли болот и их охраны весьма актуальной. Для ее решения важно привлечение не только детальных, но и оперативных региональных методов исследования. Одним из них может быть использование космической фотоинформации при изучении и картографировании такого чрезвычайно сложного объекта, каким являются болота.

Болота следует рассматривать как особые экосистемы с замедленной интенсивностью функциональных процессов и своей геохимической средой, для которой выразителен аспект образования и накопления торфа. Этот продукт образуется в различных природных зонах, в различных условиях прошлого и настоящего и всегда несет в себе признаки широкого взаимодействия с окружающей средой, которые наиболее четко выявляются при сравнительном территориальном анализе.

Рациональное использование болот должно основываться на правильной оценке эффективности их освоения как при осушении, так и без него, учитывая природную ценность болот как экосистемы. Следовательно, при мелиорации болот требуется дифференцированный подход, при котором надо учитывать, что верховые и низинные болота характеризуются двумя различными типами водно-минерального обмена. Низинные болота, занимая низкие места в рельефе, представляют собой очаг разгрузки грунтовых вод и сносимых ими веществ, верховые болота, наоборот, развиваются в условиях недостатка грунтовых вод и представляют собой своебразную зарегулированную систему оттока атмосферных вод.

Своеобразие геохимической среды болот контролируется характером внутри — и межландшафтных связей. Так, для одних элементов болота — «геохимический барьер», для других — природный «фильтр». Поэтому одни болота выступают богатыми кладовыми минеральных веществ и редких элементов, другие — только складом органического вещества. Отсюда различны количественные и качественные характеристики торфа, их агрохимические свойства. Таким образом, низинный тип болот несет признаки самого тесного интегрального влияния межландшафтных связей, верховой — признаки их автономности, ландшафтной обособленности, изоляции. Но до сих пор болота мелиораторами часто воспринимаются еще без учета экологической природы каждого болотного контура. Часто при составлении проектов осушения не учитывается ландшафтное окружение болота, неполно ведется учет ландшафтной структуры территории, не определяются площади, малопригодные для осушения, что крайне важно еще на стадии составления проекта мелиорации. В результате этого в число площадей, осушаемых для сельского хозяйства, попадают и верховые болота, и не эффективные для использования некоторые низинные и переходные болота. При лесомелиорации в осушаемые площади попадают верховые безлесные болота, которые экономически невыгодно осушать (так как требуются дополнительные вложения — внесение удобрений, культивирование лесных пород). Но, кроме того, после их осушения резко падает урожайность дикорастущих ягод, особенно клюквы, доход от которых во многом перекрывает выгодность лесохозяйственного использования этих болот. Резко возрастает их пожароопасность. В результате недифференцированного подхода при осуществлении проектов осушения накапливаются бесцельно осушенные и неиспользованные в хозяйстве болотные площади. Особенно это относится к районам широкого распространения болот, где под осушительные мелиорации отводятся значительные площади.

Для повышения эффективности проводимых мелиораций, зависящих от правильного выбора объекта осушения, необходим ландшафтный подход к изучению земельного фонда.

Плодородие, агрохимические свойства, гидрологическая роль болот, запас природных ресурсов и т. п. определяются главным образом характером водно-минерального питания, что в первую очередь зависит от ландшафтного местоположения болота. Поэтому, чтобы правильно выбрать объекты рационального использования для того или иного вида хозяйства, необходимо знать различия болот по типам и классам болотных, урочищ (болотных впадин). Классификация болотных урочищ наиболее полно разработана Е. А. Галкиной и ее учениками. Ландшафтная направленность этой классификации, пожалуй, может лучше удовлетворить широкие запросы практики освоения болот. Но сейчас стоит задача создания для этих целей ландшафтно-экологической классификации и оценки болот. Сложность задачи усугубляется тем, что болота относятся к труднодоступным для исследования экосистемам. Следует отметить, что наименьшей единицей экосистемы для мелиорации надо считать не отдельный болотный массив, а площадь его водосбора, где учитывается не только ландшафт, но и межландшафтные связи. Поэтому при анализе болотных систем и образований приемлем только ландшафтный подход. Сравнительный территориальный анализ для выбора объектов мелиорации на основе ландшафтно-экологической оценки болотных экосистем наиболее целесообразно осуществлять по аэрокосмическим снимкам, которые полностью отвечают поставленной задаче. Аэрокосмические снимки отличаются документальностью и полнотой передачи изображения ландшафтной ситуации, что дает возможность учета и анализа всех природных особенностей болот и их окружения. Для изучения болот с целью их мелиорации и охраны могут использоваться космические снимки оригинальных масштабов, увеличенные снимки, фотопланы, фотосхемы, фотокарты различных масштабов. По космическим снимкам при определенном увеличении возможно четко фиксировать контуры болот. На них прекрасно отображается форма болотной впадины, характер поверхности, растительный покров, позволяющий определить тип, а иногда и вид болот. На космических снимках хорошо видна гидрографическая система болот, связь их с водоприемниками. А по косвенным дешифровочным признакам и при использовании ландшафтно-индикационного метода дешифрирования возможно установить тип и мощность залежи, проводить границы нулевой залежи. Для установления методов и признаков дешифрирования болот по космическим снимкам теоретической основой служит ландшафтное болотоведение. Болото рассматривается как своеобразная экосистема, которая характеризуется закономерным распределением растительного покрова, определенными формами рельефа поверхности, отложением торфа, своим гидрологическим режимом. При ландшафтном подходе к болотным экосистемам дешифрирование включает познание ландшафта в целом.

Одновременная обзорность значительной территории по космическим снимкам позволяет не только определить площади, занимаемые болотами и их взаимное расположение, но и подразделить болотные массивы на типы и классы болотных урочищ, а следовательно, определить целесообразность, необходимость и детальность дальнейших исследований на тех или иных видах болот.

При дешифрировании космических снимков по прямым дешифрировочным признакам — по тону и рисунку изображения — легко опознаются крупноконтурные моховые лесные и безлесные верховые болота, верховые болота грядово-мочажинного и грядово-озеркового комплексов. Менее четко — травяные низинные и травяно-моховые безлесные низинные и переходные болота с размытыми контурами изображения. Трудно опознаются некоторые низинные и переходные лесные болота. Преодолеть эти трудности возможно только при комплексном использовании разномасштабных аэрокосмических материалов и снимков, выполненных в узких зонах электромагнитного спектра (материалов многозональной съемки и их первичной обработки).

Дешифрирование космических фотоматериалов позволяет составить карты и схемы болотных экосистем наиболее объективно и быстро. Предварительное изучение объектов исследования по космическим материалам дает возможность также определить направление дальнейшего использования болот с минимальной затратой времени на исследовательские работы. На основе полученной информации по аэро — и космическим фотоснимкам из общих избыточно увлажненных территорий, которые пока сплошь рекомендуются под осушение, можно выделять точнее те объекты, которые необходимо и целесообразно эффективно осушать под сельско — и лесохозяйственное использование, и те болотные экосистемы, которые надо сохранять или даже охранять, как заповедники. В настоящее время уже ни в коем случае нельзя допускать практику общих проектов осушения без учета ландшафтной оценки индивидуальных особенностей осушаемых объектов.

Таким образом, для обоснования мелиоративных мероприятий необходимо:

1. Иметь четкую и обоснованную классификацию болотных экосистем с полными характеристиками и обоснованием необходимых тех или иных мероприятий.

2. На картах почвенно-мелиоративного районирования, используя аэрокосмическую информацию, необходимо показать болотные массивы, исключающиеся из осушения.

3. Исходя из конкретных особенностей осушаемых болот, для каждого из них указать рекомендуемые мелиоративные мероприятия и дальнейшее рациональное использование этих территорий.

Все это может быть отражено на почвенно-мелиоративных картах (либо мелиоративного фонда), на картах болот и заболоченных земель, составляемых с использованием аэрокосмической информации.

Космические материалы могут также широко применяться при решении ряда других вопросов, связанных с мелиорацией земель. Так, при проведении мелиорации дистанционные методы используются для учета и инвентаризации мелиоративного фонда, планирования и проектирования мелиоративных мероприятий, уточнения существующих и составления новых мелиоративных карт, которые имеют и практическое и теоретическое значение.

Для определения мелиоративного фонда, т. е. территорий, на которых уже проведены те или иные мелиоративные мероприятия, космические снимки позволяют достаточно достоверно установить площади мелиорируемых земель, их форму и размер, виды мелиоративных мероприятий (орошение, осушение, противоэрозионные и культуртехнические приемы и т. д.), структуру и размещение посевных площадей на этих землях, уточнить их границы, существующие мелиоративные системы и водохозяйственные сооружения (водохранилища, пруды, магистральные и распределительные каналы, водозаборы), неблагоприятные последствия нерационального использования природных ресурсов (затопление и подтопление отдельных площадей, переосушение, заболачивание и засоление территории, развитие ирригационной эрозии и т. п.). Некоторые из этих показателей непосредственно дешифрируются по космическим снимкам мелкого масштаба, другие, как, например, современное состояние мелиоративных земель, определяются по снимкам, увеличенным до крупного масштаба, или по аэрофотоснимкам.

Незаменимый информационный материал дают дистанционные методы при проектировании и строительстве мелиоративных систем, особенно при составлении генеральных схем проведения тех или иных мелиораций в масштабе краев, областей, республик с дальнейшим привлечением аэрофотоматериалов для составления конкретных технических проектов.

Как пример можно привести карты болот и заболоченных земель и природно-мелиоративные карты, составленные для территории смоленского Поозерья с использованием космических и аэрофотоматериалов с минимальным объемом времени на контрольные полевые маршруты. На карте болот и заболоченных земель выделены различные типы и виды болот с указанием их растительного покрова. Природно-мелиоративная карта составлена по материалам дешифрирования увеличенных космических фотоснимков с использованием карт ландшафтной, гидрологической, болот и заболоченных земель, выполненных по тем же материалам. Типологическая природно-мелиоративная карта составлена для определения конкретных мелиоративных мероприятий на данную территорию и для выявления причины и степени заболоченности почв. В основу типологии положены природно-территориальные комплексы (ПТК) ранга урочищ или группы урочищ, показанные на ландшафтной карте. ПТК такого ранга рассматривались далее с целью определения дренированности территории, увлажненности почв и типа водного питания. В зависимости от этих показателей выделялись мелиоративные типы земель. Всего выделено 14 таких типов. Собственно мелиоративные показатели дешифрировались по космическим снимкам и уточнялись по аэрофотоснимкам, гидрогеологической и почвенной картам. Чаще всего они непосредственно не отражены на космических снимках. Поэтому для их изучения использовался метод ландшафтно-индикационного дешифрирования, основанный на выявлении взаимосвязей и взаимозависимостей между отдельными компонентами природных комплексов.

Основными физиономичными компонентами при выделении этих показателей, которые фиксировались по снимкам, были рельеф и растительность. Следует отметить, что растительность исследуемой территории не всегда однозначно индицирует условия увлажнения почв и тип водного питания, что связано прежде всего с тем, что многие лесные сообщества — вторичные. Кроме того, большие лесные массивы часто нарушены рубками, что также мешает использовать растительность в качестве прямого индикационного признака. В связи с тем, что по мере освоения территории значение растительного покрова при дешифрировании степени увлажнения почв уменьшается, в качестве наиболее достоверного признака используется рельеф. Формы рельефа характеризуются хорошим изображением на снимках, за исключением тех случаев, когда они маскируются лесной растительностью.

На снимках выделяются три группы элементов рельефа по свойствам, контролирующим дренированность: повышенные, равнинные, отрицательные. Повышения рельефа увлажнены нормально. Они имеют хороший сток и в осушении не нуждаются. Равнинные элементы представлены рельефом моренного, озерноледникового и зандрового происхождения. Условия увлажнения на них разнообразны и зависят от дренированности территории, механического состава почв, условий залегания грунтовых вод и других факторов. Моренные равнины более дренированы по сравнению с озерно-ледниковыми и флювиогляциальными, поэтому в меньшей степени подвержены заболачиванию. Для этих равнин характерно нормальное увлажнение, кратковременно избыточное, реже — длительно избыточное. Зандровые и озерноледниковые равнины на большей части постоянно увлажнены избыточно, что связано прежде всего с близким залеганием к поверхности грунтовых вод и верховодки, а также с медленным оттоком выпавших атмосферных осадков. Пониженные элементы рельефа (замкнутые понижения и котловины, долины рек) испытывают длительно избыточное и постоянно избыточное увлажнение.

Легенда к карте состоит из двух частей. В первой части показаны природно-мелиоративные типы территорий, которые по степени заболоченности и времени задержания влаги в почве объединены в пять групп. Каждой группе соответствуют мероприятия, направленные на улучшение земель. Составляемая по космическим снимкам природно-мелиоративная карта может быть выполнена в сравнительно короткие сроки, что раскрывает возможность с необходимой оперативностью регистрировать изменения природной среды. Вызванные человеком изменения в ландшафтах гумидных областей так или иначе сопряжены с болотами. Так, эрозия почвы в результате распашки, а также промышленные и коммунальные стоки вносят в болота дополнительные вещества. Быстрое накопление таких веществ может оказать вредное последствие на экосистему низинного болота. Верховые болота автономны и практически не подвержены этому влиянию, исключая намеренные выбросы материалов и веществ, например при бурении скважин. Такие изменения хорошо улавливаются особенно при сравнительном анализе разновременных снимков одной и той же территории.

В заключение следует отметить, что современный уровень космических фотоматериалов дает основание для успешного использования их в народном хозяйстве, в том числе мелиоративных исследованиях и в первую очередь для решения таких задач, как расчленение объектов мелиорации на 1) пригодные для осушения с дальнейшим использованием в сельском хозяйстве; 2) пригодные для осушения и использования в сельском хозяйстве во вторую очередь; 3) непригодные после осушения в сельском хозяйстве; 4) пригодные после осушения для лесного хозяйства; 5) болота, которые требуют охраны. Поэтому в практику планирующих организаций необходимо ввести методы использования дистанционной фотоинформации для рационального планирования осушительных мелиораций, что в настоящее время, как видно, еще недостаточно используется.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: